Bu yerda oʻquvchi issiqlik oʻtkazuvchanligi nima ekanligi haqida umumiy maʼlumot topadi, shuningdek, radiatsion issiqlik uzatish hodisasi, uning maʼlum qonuniyatlarga boʻysunishi, jarayonning xususiyatlari, issiqlik formulasi, ishlatilishini batafsil koʻrib chiqadi. inson tomonidan issiqlik almashinuvi va uning tabiatdagi oqimi.
Issiqlik almashinuviga kirish
Radiatsion issiqlik uzatishning mohiyatini tushunish uchun avvalo uning mohiyatini tushunish va nima ekanligini bilish kerak?
Issiqlik uzatish - bu ob'ekt yoki sub'ekt ustida ishlamasdan, shuningdek, tana tomonidan bajarilmasdan turib, ichki turdagi energiya indeksining o'zgarishi. Bunday jarayon har doim ma'lum bir yo'nalishda davom etadi, ya'ni: issiqlik yuqori harorat indeksiga ega bo'lgan tanadan pastroq bo'lgan tanaga o'tadi. Jismlar orasidagi harorat tenglashganidan so'ng, jarayon to'xtaydi va u issiqlik o'tkazuvchanligi, konvektsiya va nurlanish yordamida amalga oshiriladi.
- Issiqlik oʻtkazuvchanligi - bu ichki energiyani tananing bir boʻlagidan ikkinchisiga yoki jismlar orasidagi aloqada oʻtkazish jarayoni.
- Konveksiya - bu issiqlik uzatishsuyuqlik yoki gaz oqimlari bilan birga energiya uzatish.
- Radiatsiya elektromagnit xarakterga ega boʻlib, maʼlum bir harorat holatidagi moddaning ichki energiyasi tufayli chiqariladi.
Issiqlik formulasi sizga uzatiladigan energiya miqdorini aniqlash uchun hisob-kitoblarni amalga oshirishga imkon beradi, ammo o'lchangan qiymatlar davom etayotgan jarayonning tabiatiga bog'liq:
- Q=cmDt=sm(t2 – t1) – isitish va sovutish;
- Q=ml – kristallanish va erish;
- Q=mr - bug'ning kondensatsiyasi, qaynashi va bug'lanishi;
- Q=mq – yoqilg'i yonishi.
Tana va harorat oʻrtasidagi bogʻliqlik
Radiatsion issiqlik uzatish nima ekanligini tushunish uchun infraqizil nurlanish haqidagi fizikaning asosiy qonunlarini bilishingiz kerak. Harorati mutlaq ko'rsatkichlarda noldan yuqori bo'lgan har qanday jism har doim issiqlik energiyasini tarqatishini yodda tutish kerak. U elektromagnit tabiatdagi to'lqinlarning infraqizil spektrida joylashgan.
Biroq, bir xil haroratga ega bo'lgan turli jismlar nurlanish energiyasini chiqarish qobiliyatiga ega bo'ladi. Bu xususiyat turli omillarga bog'liq bo'ladi: tananing tuzilishi, tabiati, shakli va sirt holati. Elektromagnit nurlanishning tabiati ikki tomonlama, korpuskulyar to'lqinni anglatadi. Elektromagnit turdagi maydon kvant xarakteriga ega va uning kvantlari fotonlar bilan ifodalanadi. Atomlar bilan o'zaro ta'sirlashganda, fotonlar so'riladi va energiyasini elektronlarga o'tkazadi, foton yo'qoladi. Energiya ko'rsatkichining termal tebranishimolekulada atom ko'payadi. Boshqacha qilib aytganda, nurlanish energiyasi issiqlikka aylanadi.
Nurlanadigan energiya asosiy miqdor hisoblanadi va W belgisi bilan belgilanadi, joul (J) bilan o'lchanadi. Radiatsiya oqimi tebranish davrlaridan (vaqt birligida chiqarilgan energiya) ancha katta bo'lgan vaqt oralig'idagi quvvatning o'rtacha qiymatini ifodalaydi. Oqim chiqaradigan birlik sekundiga joulda (J/s) ifodalanadi, vatt (Vt) umumiy qabul qilingan variant hisoblanadi.
Radiatsion issiqlik uzatishga kirish
Endi bu hodisa haqida. Radiatsion issiqlik almashinuvi - bu issiqlik almashinuvi, uni boshqa harorat indeksiga ega bo'lgan bir jismdan ikkinchisiga o'tkazish jarayoni. Infraqizil nurlanish yordamida paydo bo'ladi. U elektromagnitdir va elektromagnit tabiatning to'lqin spektrlari hududlarida joylashgan. To'lqin diapazoni 0,77 dan 340 mkm gacha. 340 dan 100 mkm gacha bo'lgan diapazonlar uzun to'lqinlar, 100 - 15 mkmlar o'rta to'lqinlar diapazoni va 15 dan 0,77 mkm gacha bo'lgan qisqa to'lqin uzunliklari hisoblanadi.
Infraqizil spektrning qisqa toʻlqinli qismi koʻrinadigan yorugʻlikka tutashgan va toʻlqinlarning uzun toʻlqinli qismlari ultraqisqa radiotoʻlqinga oʻtadi. Infraqizil nurlanish to'g'ri chiziqli tarqalish bilan tavsiflanadi, u sinishi, aks etishi va qutblanishiga qodir. Ko‘zga ko‘rinadigan yorug‘lik ta’sirida shaffof bo‘lmagan bir qator materiallarga kirib borishi mumkin.
Boshqacha aytganda, radiatsion issiqlik uzatishni uzatish sifatida tavsiflash mumkinissiqlik elektromagnit to'lqin energiyasi ko'rinishida, jarayon esa o'zaro nurlanish jarayonida bo'lgan sirtlar orasida davom etadi.
Intensivlik indeksi sirtlarning o'zaro joylashishi, jismlarning emissiya va yutilish qobiliyatlari bilan belgilanadi. Jismlar orasidagi radiatsion issiqlik almashinuvi konveksiya va issiqlik o'tkazuvchanlik jarayonlaridan farq qiladi, chunki issiqlik vakuum orqali yuborilishi mumkin. Bu hodisaning boshqalar bilan oʻxshashligi harorat koʻrsatkichlari har xil boʻlgan jismlar oʻrtasida issiqlik almashinuvi bilan bogʻliq.
Radiatsiya oqimi
Jismlar orasidagi nurli issiqlik almashinuvi ma'lum miqdordagi nurlanish oqimlariga ega:
- Ichki nurlanish oqimi - E, bu harorat indeksi T va tananing optik xususiyatlariga bog'liq.
- Yolgan nurlanish oqimi.
- Radiatsiya oqimlarining yutilgan, aks ettiriladigan va uzatiladigan turlari. Xulosa qilib aytganda, ular Epad ga teng.
Issiqlik almashinuvi sodir boʻladigan muhit radiatsiyani oʻziga singdirishi va oʻzinikini kiritishi mumkin.
Ma'lum miqdordagi jismlar orasidagi radiatsion issiqlik almashinuvi samarali nurlanish oqimi bilan tavsiflanadi:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD. Har qanday haroratda L=1, R=0 va O=0 koʻrsatkichlariga ega boʻlgan jismlar “mutlaqo qora” deb ataladi. Inson "qora nurlanish" tushunchasini yaratdi. Bu uning harorat ko'rsatkichlari bilan tananing muvozanatiga mos keladi. Chiqarilgan nurlanish energiyasi ob'ekt yoki ob'ekt haroratidan foydalangan holda hisoblanadi, tananing tabiati bunga ta'sir qilmaydi.
Qonunlarga rioya qilishBoltzmann
1844-1906 yillarda Avstriya imperiyasi hududida yashagan Lyudvig Boltsmann Stefan-Boltzman qonunini yaratdi. Aynan u odamga issiqlik almashinuvining mohiyatini yaxshiroq tushunishga va ma'lumot bilan ishlashga, uni yillar davomida yaxshilashga imkon berdi. Uning matnini ko'rib chiqing.
Stefan-Boltzman qonuni mutlaqo qora jismlarning ayrim xususiyatlarini tavsiflovchi integral qonundir. U qora jismning radiatsiya quvvati zichligining harorat indeksiga bog‘liqligini aniqlash imkonini beradi.
Qonunga rioya qilish
Radiatsion issiqlik uzatish qonunlari Stefan-Boltzman qonuniga bo'ysunadi. Issiqlik o'tkazuvchanligi va konvektsiya orqali issiqlik uzatish intensivligi darajasi haroratga mutanosibdir. Issiqlik oqimidagi nurlanish energiyasi to'rtinchi darajali haroratga mutanosibdir. Bu shunday ko'rinadi:
q=s A (T14 – T2 4).
Formulada q - issiqlik oqimi, A - energiya chiqaradigan tananing sirt maydoni, T1 va T2 - jismlarni chiqaradigan haroratlar va bu nurlanishni yutadigan muhit.
Yuqoridagi issiqlik nurlanishi qonuni faqat mutlaq qora jism (a.h.t.) tomonidan yaratilgan ideal nurlanishni aniq tasvirlaydi. Hayotda bunday jismlar deyarli yo'q. Biroq, tekis qora yuzalar A. Ch. T.ga yaqinlashadi. Yengil jismlarning nurlanishi nisbatan zaif.
Koʻp sonli ideallikdan chetlanishni hisobga olish uchun emissiya koeffitsienti kiritilgan.s.t miqdori Stefan-Boltzman qonunini tushuntiruvchi ifodaning o'ng komponentiga. Emissiya indeksi birdan kichik qiymatga teng. Yassi qora sirt bu koeffitsientni 0,98 ga etkazishi mumkin, metall oyna esa 0,05 dan oshmaydi. Shuning uchun qora jismlar uchun absorbanslar yuqori, aynali jismlar uchun esa past.
Kulrang tana (s.t.) haqida
Issiqlik uzatishda ko'pincha kulrang jism kabi atama esga olinadi. Bu ob'ekt elektromagnit nurlanishning spektral turdagi yutilish koeffitsienti birdan kichik bo'lgan, to'lqin uzunligiga (chastota) asoslanmagan jismdir.
Issiqlik emissiyasi bir xil haroratli qora jismning nurlanishining spektral tarkibiga ko'ra bir xil bo'ladi. Kulrang tana qora tandan energiya muvofiqligining past ko'rsatkichi bilan farq qiladi. S.t.ning spektral qoralik darajasiga. to'lqin uzunligi ta'sir qilmaydi. Ko'rinadigan yorug'likda kuyik, ko'mir va platina kukuni (qora) kulrang tanaga yaqin joylashgan.
Issiqlik uzatish bilimlarini qoʻllash sohalari
Atrofimizda issiqlik emissiyasi doimo sodir bo'ladi. Turar-joy va ofis binolarida siz tez-tez issiqlik nurlanishi bilan shug'ullanadigan elektr isitgichlarni uchratishingiz mumkin va biz uni spiralning qizg'ish porlashi shaklida ko'ramiz - bunday issiqlik ko'rinadigan narsaga tegishli bo'lib, u devorning chetida "turib turadi". infraqizil spektr.
Xonani isitish, aslida, infraqizil nurlanishning ko'rinmas komponenti bilan shug'ullanadi. Kecha ko'rish moslamasi qo'llaniladiissiqlik nurlanishi manbai va infraqizil nurlanishga sezgir qabul qiluvchilar qorong'uda yaxshi harakatlanish imkonini beradi.
Quyosh energiyasi
Quyosh haqli ravishda termal tabiatning eng kuchli energiya emitentidir. U sayyoramizni bir yuz ellik million kilometr masofadan isitadi. Ko'p yillar davomida va yerning turli qismlarida joylashgan turli stansiyalar tomonidan qayd etilgan quyosh nurlanishining intensivligi taxminan 1,37 Vt/m2 ga to'g'ri keladi.
Bu quyosh energiyasi Yer sayyorasida hayot manbai hisoblanadi. Hozirgi vaqtda ko'plab odamlar undan foydalanishning eng samarali usulini topish bilan band. Endi biz turar-joy binolarini isitadigan va kundalik ehtiyojlarni energiya bilan ta'minlaydigan quyosh panellarini bilamiz.
Yakunda
Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, o'quvchi endi radiatsion issiqlik uzatishni aniqlay oladi. Hayot va tabiatdagi bu hodisani tasvirlab bering. Radiatsiya energiyasi bunday hodisada uzatiladigan energiya to'lqinining asosiy xarakteristikasi bo'lib, sanab o'tilgan formulalar uni qanday hisoblashni ko'rsatadi. Umumiy holatda jarayonning o'zi Stefan-Boltzman qonuniga bo'ysunadi va tabiatiga ko'ra uchta shaklga ega bo'lishi mumkin: tushayotgan nurlanish oqimi, o'ziga xos turdagi nurlanish va aks ettirilgan, so'rilgan va uzatilgan.
